[논문 리뷰] Uniform taxation of electricity: incentives for flexibility and cost redistribution among household categories

Philipp Andreas Gunkel, Febin Kachirayil외 4명|arXiv (Cornell University)|2023. 06. 20.

Smart Grid Energy Management인용 수 2

한 줄 요약

이 연구는 태양광 발전을 자가소비하는 데 대한 세제 혜택을 폐기하고, 모든 소비에 대해 균일한 전기세를 부과하는 정책을 제안한다. 덴마크의 155,000명의 프로슈머를 대상으로 한 사례 연구를 통해, 이 정책이 총 세수 수준을 38% 감소시키며, 61%의 가구에서 연간 세금을 평균 23%까지 절감할 수 있음을 보여주며, 고밀도 거주 가구는 유리하고 단일 거주자인 대규모 주택 거주자는 비용이 증가하는 방식으로 비용을 점진적으로 재분배한다. 또한 전력망의 유연성과 시스템 효율성을 향상시킨다.

ABSTRACT

Recent years have shown a rapid adoption of residential solar PV with increased self-consumption and self-sufficiency levels in Europe. A major driver for their economic viability is the electricity tax exemption for the consumption of self-produced electricity. This leads to large residential PV capacities and partially overburdened distribution grids. Furthermore, the tax exemption that benefits wealthy households that can afford capital-intense investments in solar panels in particular has sparked discussions about energy equity and the appropriate taxation level for self-consumption. This study investigates the implementation of uniform electricity taxes on all consumption, irrespective of the origin of the production, by means of a case study of 155,000 hypothetical Danish prosumers. The results show that the new taxation policy redistributes costs progressively across household sizes. As more consumption is taxed, the tax level can be reduced by 38%, leading to 61% of all households seeing net savings of up to 23% off their yearly tax bill. High-occupancy houses save an average of 116 Euro per year at the expense of single households living in large dwellings who pay 55 Euro per year more. Implementing a uniform electricity tax in combination with a reduced overall tax level can (a) maintain overall tax revenues and (b) increase the interaction of batteries with the grid at the expense of behind-the-meter operations. In the end, the implicit cross-subsidy is removed by taxing self-consumption uniformly, leading to a cost redistribution supporting occupant-dense households and encouraging the flexible behavior of prosumers. This policy measure improves economic efficiency and greater use of technology with positive system-wide impacts.

연구 동기 및 목표

• 자기소비 태양광 발전에 대한 전기세 감면 제도를 폐기하고 균일한 전기세를 도입할 경우의 경제적 영향과 형평성 영향을 분석하기 위해.
• 이러한 세제 개혁이 다양한 가구 규모와 소득 집단의 가구 에너지 비용에 어떤 영향을 미치는지 평가하기 위해.
• 주거용 배터리 및 전력망 상호작용의 배치 및 운영 패턴에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 균일한 세제가 재정 수익 중립성을 유지하면서 에너지 형평성을 향상시킬 수 있는지 판단하기 위해.

제안 방법

• 155,000명의 덴마크 가구를 대표하는 표본을 사용하여 세부적인 에너지 시스템 시뮬레이션을 수행하였다.
• 거주 인원 수, 주거 공간 크기, 소득 수준, 가전 기기 소유 여부(태양광 패널, 배터리, 전기차, 열펌프 등)와 같은 가구 특성을 통합하였다.
• 전력망 수입, 태양광 발전, 배터리 충전/방전, 가전 기기 사용 등 다양한 최종 용도 카테고리에서 시간 단위로 에너지 흐름을 추적하였다.
• 기존 상황(일반적인 사업 방식, BAU) 시나리오와 새로운 세제(NTAX) 시나리오, 그리고 세수를 38% 감축한 변형 시나리오(NTAX38)를 비교하여 비용 및 형평성 영향을 평가하였다.
• 모든 전기 소비에 대해 발전원에 관계없이 균일하게 세금을 부과하였으며, 이는 이전의 자기소비 태양광 발전에 대한 세제 감면 제도를 대체하였다.
• 태양광 잠재력과 세율 변화에 따른 영향을 평가하기 위해 민감도 분 析를 실시하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 균일한 전기세가 다양한 가구 유형과 소득 집단의 가구 에너지 비용에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 균일한 세제가 재정 수익 중립성을 유지하면서도 총 전기세 수준을 얼마나 줄일 수 있는가?
• RQ3 이 정책이 주거용 배터리의 배치 및 운영 패턴과 전력망 상호작용에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 자기소비 태양광에 대한 세제 감면을 균일한 전기소비 세제로 대체할 경우 형평성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 이 정책은 분배 전력망의 전체 시스템 효율성과 유연성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 균일한 전기세 도입으로 총 전기세 수준은 38% 감소하였고, 동시에 총 세수 수익은 유지되었다.
• 61%의 가구가 연간 전기세 납부액에서 순수 절감을 경험하였으며, 감축세 시나리오(NTAX38)에서는 최대 23%까지 절감할 수 있었다.
• 고밀도 거주 가구는 평균 연간 €116를 절감하는 반면, 대규모 주택에 단일 거주자인 가구는 매년 €55 더 지불하게 된다.
• 정책으로 인해 메터 뒤 운영이 감소하고 배터리의 전력망과의 상호작용이 증가하여 시스템의 유연성이 향상되었다.
• 저소득 가구에서 고소득 가구로의 암묵적 보조금 제도가 제거되어, 거주자 밀도가 높은 가구를 우선시하는 점진적인 비용 재분배가 이루어졌다.
• 세제 개혁은 경제적 효율성을 향상시키며, 유연한 기술의 광범위한 보급을 지원하고 전반적인 시스템 수준의 긍정적 영향을 초래한다.